Propagación del calor

Existen 3 mecanismos por los cuales los cuerpos intercambian su energía térmica: Conducción, convección y radiacion. Vamos a estudiarlos.

Conducción

En la conducción dos cuerpos que se encuentran directamente en contacto (o partes de un mismo cuerpo a distinta temperatura) intercambian energía sin que exista transporte de materia. Se basa en la transferencia directa de energía cinética a escala molecular. Cada sustancia tiene un valor asociado de conductividad térmica que indica la rapidez con que es capaz de transferir la energía. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el watio por metro y por grado kelvin ( W·m-1·K-1 ). Las sustancias pueden ser:

  • Buenos conductores térmicos: Poseen una alta conductividad
  • Malos conductores térmicos: Poseen una baja conductividad

En el ejemplo anterior de equilibrio térmico, las dos cajas intercambian calor por conducción.

Mecanismo de transferencia del calor: conducción

Convección

Se produce en líquidos y gases. En este caso si existe transporte de materia. El calor se propaga debido a unas corrientes denominadas corrientes de convección que se producen entre las distintas partes de la sustancia. Aquellas a mayor temperatura (por estar en contacto con la fuente de calor) disminuyen su densidad respecto a las más frías. Las partes menos densas (más calientes) se desplazan a las capas altas y las más densas (más frías) a las bajas. Al cabo del tiempo, se repite el proceso al enfriarse las capas superiores y calentarse las inferiores, dando lugar así a una corriente de convección. Este fenómeno se da, por ejemplo, cuando calentamos un agua en una olla.

Mecanismo de transferencia del calor: convección

Radiación

Se produce por la propagación de energía electromagnética a través del espacio. No es necesaria la presencia de materia. Por ejemplo, cuando el Sol calienta la Tierra, su energía recorre una gran distancia en el espacio vacío. El sol es un claro ejemplo de cuerpo que emite radiación electromagnética debido a su temperatura. Sin embargo todos los cuerpos, por el hecho de encontrarse a cierta temperatura, emiten radiación térmica. Dicha radiación es de naturaleza electromagnética y, en el caso de los cuerpos muy calientes, como el sol, está dentro del rango de luz visible. Para otros objetos la radiación es invisible a nuestros ojos.

Mecanismo de transferencia del calor: radiación